Berita

Anda di sini: Rumah / Berita / Asas Seramik Piezoelektrik / Aplikasi mikrokomputer cip tunggal dalam transduser seramik piezoelektrik

Penggunaan mikrokomputer cip tunggal dalam transduser seramik piezoelektrik

Pandangan: 18 Pengarang: Editor Tapak Masa Terbitan: 2018-10-29 Asal: tapak

Tanya

Seramik piezoelektrik boleh menghasilkan kesan elektrostriktif di bawah tindakan medan elektrik berselang-seli. Transduser ultrasonik seramik piezoelektrik boleh menghasilkan getaran di bawah tindakan medan elektrik berselang-seli, dan boleh menjana gelombang ultrasonik yang kuat semasa resonans. Oleh kerana seramik piezoelektrik ialah peranti kapasitif dalam litar suapan transduser ultrasonik seramik piezoelektrik, induktor dan seramik piezoelektrik sering digunakan untuk membentuk litar resonans LC. Untuk litar suapan resonan LC sedemikian, frekuensi resonan tergolong dalam litar piezoelektrik. Nilai kemuatan setara seramik, nilai kearuhan, faktor penguatan transistor, titik kendalian litar penguat, pekali maklum balas, dan suhu operasi ditentukan. Oleh kerana transduser seramik piezoelektrik dengan frekuensi resonans nominal 28 kHz mempunyai serakan yang besar, frekuensi resonansnya biasanya dalam julat 26-32 kHz, dan separuh lebar forman biasanya kurang daripada 200 Hz. Oleh itu, litar resonan LC digunakan sebagai gelombang ultrasonik seramik piezoelektrik. Terdapat masalah berikut dalam cincin transduser piezoelektrik : Pertama, pelarasan litar adalah sukar.

Ia adalah perlu untuk melaraskan kepelbagaian parameter untuk menjadikan transduser berfungsi pada titik resonans, seperti melaraskan titik kerja dan pekali maklum balas. Kedua, ciri-ciri komponen adalah tinggi, seperti transistor. Pembesaran perlu disaring, dan kearuhan padanan ralat nilai tidak boleh terlalu besar; yang ketiga ialah operasi tidak stabil, perubahan suhu ambien akan menyebabkan kekerapan resonans menyimpang dari titik resonans, dan haus transduser menyebabkan jisimnya berubah, supaya frekuensi resonans berubah; Masalah ini membawa kepada proses pengeluaran rumit transduser ultrasonik seramik piezoelektrik, yang tidak kondusif untuk pengeluaran besar-besaran. Penggunaan teknologi kawalan cip tunggal boleh menyelesaikan masalah ini dengan mudah. Pengawal mikro PIC16C712, teknologi PWM dan teknologi penukaran frekuensi digunakan untuk mereka bentuk litar suapan transduser ultrasonik seramik piezoelektrik. Skim ini berfungsi dengan baik dalam pengeluaran sebenar.

PIC16C712 ialah mikrokomputer cip tunggal berprestasi tinggi 8-bit yang dihasilkan oleh syarikat MICROCHIP di Amerika Syarikat. Ia berjalan pantas. Apabila frekuensi ayunan ialah 20MHz, satu kitaran mesin ialah 200ns. Terdapat empat penukar A/D 8-bit pada cip, satu input tangkapan/ bandingkan output/output termodulat lebar nadi PWM (iaitu modul CCP). yang menunjukkan litar suapan bagi transduser ultrasonik cincin seramik piezo dikawal oleh mikrokomputer cip tunggal. Modul CCP bagi mikrokomputer cip tunggal PIC16C712 ditetapkan kepada mod output PWM. Sebagai sumber isyarat ayunan transduser, isyarat keluaran melepasi tiub kuasa TIP122 Darlington. pengubah frekuensi tinggi output T1 dan voltan frekuensi tinggi dimuatkan pada transduser ultrasonik seramik piezoelektrik, supaya transduser menghasilkan ayunan, jika frekuensi output isyarat PWM adalah frekuensi resonans transduser ultrasonik seramik piezoelektrik, maka arus utama pengubah frekuensi adalah yang terbesar. Rintangan perintang maklum balas pensampelan Rf ialah 0.05 ohm, dan arus yang mengalir melalui primer pengubah frekuensi tinggi T1 ditukar kepada isyarat voltan (gegelung utama sedang mengendalikan arus pengubah frekuensi tinggi ialah 0.5A hingga 2.0A, dan operasi pembezaan dilakukan. Penguat IC2 dikuatkan kepada voltan V.7. 3.0V.

Isyarat ini digunakan sebagai isyarat maklum balas VR dan dimasukkan oleh pin RA2 PIC16C712 (pin ini ialah input AN2 analog). Ini membentuk sistem kawalan gelung rapat. Apabila modul CCP PIC16C712 beroperasi dalam mod PWM, PIC16C712 mempunyai empat daftar fungsi khas TMR2, PR2, CCPR1L dan CCP1CON untuk mengawal tempoh dan lebar denyut nadi keluaran PWM. Tempoh isyarat nadi keluaran PWM ditentukan oleh formula berikut:Tempoh isyarat PWM = [(PR2) + 1] × 4 × TOSC × (frekuensi pra-bahagi TMR2). Antaranya, 4×TOSC=200ns, frekuensi pra-bahagi TMR2 boleh ditetapkan kepada 1:1. Dengan menukar nilai daftar PR2, tempoh ayunan isyarat keluaran PWM boleh diubah, dan kekerapan isyarat juga akan berubah.Transduser ultrasonik seramik piezoelektrik dengan frekuensi resonans nominal 28KHz, disebabkan oleh ketakterpisahan komponen, frekuensi resonansinya diedarkan dalam julat 26KHz hingga 32KHz. Untuk membolehkan frekuensi isyarat PWM mengunci frekuensi resonans bahan seramik piezo , berikut boleh digunakan. Kaedah sapu frekuensi untuk menentukan titik frekuensi resonans.

Menetapkan modul CCP mikropengawal PIC16C712 kepada mod output modulasi lebar denyut (PWM). Nisbah tugas isyarat keluaran PWM ditetapkan kepada 1:1. Apabila nilai daftar PR2 dikurangkan daripada BFH kepada 9BH, frekuensi isyarat keluaran PWM adalah dari 26 .04KHz kepada 32.05KHz, kesesuaian antara nilai daftar PR2 dan frekuensi isyarat keluaran. Apabila sistem bermula, sistem mengeluarkan isyarat PWM, frekuensi permulaan transduser piezoceramics pendawaian ialah 26.04KHz, dan nilai PR2 ditukar setiap 8mS ke had atas. Kekerapan ialah 32.05KHz, dan pengubah frekuensi tinggi ialah isyarat arus primer VR sepadan dengan setiap isyarat PWM frekuensi ditukarkan A/D, dan nilai yang ditukar disimpan dalam unit storan dalaman yang sepadan . Selepas semua titik frekuensi diimbas, Unit memori dalaman yang ditunjukkan mendapati frekuensi isyarat PWM sepadan dengan arus utama maksimum pengubah frekuensi tinggi, iaitu frekuensi resonan transduser ultrasonik seramik piezoelektrik, dan menyimpan frekuensi resonan yang sepadan dengan nilai PR2. Nilai ini mengawal kekerapan isyarat PWM dan menguncinya. Kuasa keluaran transduser (keamatan ayunan) boleh ditukar dengan menukar lebar nadi isyarat keluaran PWM. Lebar nadi isyarat PWM ditentukan oleh formula berikut: Jalur lebar isyarat PWM = (DC1) × TOSC × (frekuensi pra-bahagi TMR2).TOSC=50ns, nilai DC1 terdiri daripada daftar dalaman PIC16C712 CCPR1L dan CCP1CON<5:4>. Resolusi maksimum lebar nadi isyarat keluaran PWM boleh mencapai 10 bit. Menukar nilai DC1 menukar lebar nadi output PWM untuk melaraskan kuasa output transduser.